工程岩土1-5、3-1不良地质现象及防治ptppt课件

23 04 2020 不良地质现象 一 滑坡 公路工程不良地质现象 二 崩塌 三 泥石流 四 岩溶 第一节滑坡一 滑坡的概念 滑坡是指斜坡岩土体在重力作用下 沿一定的软弱面或滑动带整体下滑的现象 西南地区 云 贵 川 藏 是我国滑坡分布的主要地区 其他地区的山区 丘陵区 包括黄土高原 亦有不同类型的滑坡分布 2 滑坡的种类及形成的原因 二 滑坡的形态特征 一个发育完整的滑坡一般都具有滑坡体 滑动面 滑坡床 滑坡壁 滑坡台地 滑坡鼓丘 滑坡舌 滑坡裂隙等滑坡特有的形态持征 滑坡形态 三 滑坡的形成条件 1 边坡体的岩性条件 2 边坡体内部的结构构造 3 地形地貌条件 4 水文地质条件 5 气候和地震作用 6 人为因素影响 岩层或土层层面 节理 裂隙等常是影响边坡体稳定性 坡角愈平缓 坡高愈低 边坡体的稳定性愈好 90 以上的边坡滑动都与水的作用有关 A 气候条件变化会使岩石风化作用加剧B 地震烈度在5度以上时就可能诱发边坡滑动 平整场地 修筑道路 开挖渠道 基坑以及采矿都将导致产生滑坡 滑坡的特征 滑坡产生具有以下特征 树枝状排水系统 渗沟平面布置图 截水渗沟平面布置图 地面排水 环形截水沟 树枝状排水系统 明沟与渗沟相配合 地下排水 渗沟 排水隧洞 减重与反压措施 在滑坡后缘挖除一定数量的滑体 使下滑力减小而使滑坡稳定下来 一般情况下 减载不能改变滑坡的下滑趋势 故常与其他的整治措施配合使用 抗滑支挡工程 抗滑片石垛 抗滑挡土墙 锚杆加固 抗滑桩 抗滑片石垛 抗滑挡墙 抗滑桩 锚杆加固桩 通过锚杆把斜坡上被软弱结构面切割的板状岩体组合成一个稳定的结合体 常作为大型滑坡的排水 减重等综合措施组成部分 一种承受侧向荷载作用以支撑滑坡的构造物 第二节崩塌 一 崩塌和岩堆的概念 崩塌是指陡峻斜坡的巨大岩块 在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒 翻滚 崩落的现象 崩塌经常发生在山区河流 沟谷的陡峻山坡上 有时也发生在高陡的路堑边坡上 山崩 规模巨大的山坡崩塌称为山崩 落石 悬崖陡坡上个别较大岩块的崩落称为落石 岩堆是由碎落 崩塌和落石在山坡低凹处或坡脚形成的疏松堆积体 在高山地区 岩堆常沿山坡或河谷谷坡呈条带状分布 连续长度可达数公里至数十公里 2 崩塌和岩堆的成因 1 山坡坡度大于45度 可形成崩塌 2 节理发育的块状或层状岩石 如石灰岩 花岗岩 砂岩 页岩等 厚层硬岩覆盖在软弱岩层之上的陡壁均可形成崩塌 3 各种构造面 软弱夹层倾向临空面且倾角较陡时 便构成崩塌的依附面 4 在暴雨或久雨之后 水分沿裂隙渗入岩层 降低了岩石裂隙间的粘聚力和摩擦力 增加了岩体的重量 就促进崩塌的产生 5 水流冲刷坡脚 削弱了坡体支撑能力 使山坡上部失去稳定 6 地震会使土石松动 引起大规模的崩塌 7 工程活动造成的崩塌 如在山坡上部增加荷重 大爆破的震动等 崩塌的病害 3 崩塌的病害 规模小的崩塌崩落的土石方仅有数立方米到数十立方米 大者可达数百 数千直至数万立方米 崩落土石体达到数十万 上千万甚至更多的山体大崩塌多和地震相关 发生的次数也极为有限 二 崩塌的形成条件 1 地形条件 2 岩层条件 3 边坡岩土体的结构构造条件 4 水的作用 5 其他因素的影响 崩塌多发生在大于45 的斜坡上 其中尤其以55 一75 的斜坡 崩塌现象多发生在风化的坚硬岩石构成的高陡斜坡地段 而软质岩石形成的低缓斜坡地带则较为少见 边坡岩土体中大都存在有很多结构面 将岩体切割成苦干不连续块体 导致崩塌的发生 绝大多数崩塌都发生在雨季 以及暴雨天气或暴雨之后 地震 爆破 人工开挖边坡土石体甚至列车的震动等都有可能增大边坡或边坡岩土块体不稳定性 导致崩塌的发生 三 崩塌的处理措施 稳定措施 对高陡边坡上的岩体进行稳定加固 主要有以下几种 1 通过开挖方式使边坡得到稳定 2 坡面与岩体加固 即通过各种手段恢复和增强岩体的连续性和完整性 3 对已建成公路上方的危岩 危石 应根据地形和岩层情况采取支顶 支护等方式予以稳定加固 遮挡建筑物 在中 小型崩塌地段或崩塌发生次数频繁 采用一般拦截建筑物有困难时 可采用框架棚洞 如因地形或地质条件限制 外侧设置基础有困难时 亦可采用钢筋混凝土悬臂式棚洞 在有条件的地方 经过方案比较也可采用明洞处理 在小型崩塌和落石地段 如可能崩塌的数量不大或落石的数量不多 且基岩破坏程度不严重时 可采用全部清除的办法 如基岩破坏严重 崩塌 落石的物质来源丰富 则宜采用落石平台 落石槽 拦石堤 拦石墙等拦截建筑物 拦截建筑物 落石槽与拦石墙 支顶 第三节泥石流 1 泥石流的概念 由暴雨或冰雪迅速融化形成的一种突然爆发性的含大量泥砂 石块的急骤水流 并且挟带堆积在缓坡或山谷中的大量堆积物成为泥石洪流冲向山前地带的现象 称为泥石流 1 沟槽纵坡较大 便于集水 集物的陡峻的地形地貌 2 流域内有丰富的松散固体物质 3 流域中上游有大量的降雨 急剧消融的冰雪或渠道 水库的溃决短时间内有大量的水源供给 2 泥石流的成因 我国是世界上泥石流活动最多的国家之一 主要分布在西南 西北及华北的山区 如四川西部 云南西部和北部 西藏东部和南部 甘肃东南部 青海东部 祁连山地区 昆仑山及天山地区 黄土高原 太行山和北京西山地区 秦岭山区 鄂西及豫西山区等 此外 在东北西部和南部 华北部分以及华南 台湾 海南岛等地山区也有分布 据统计 我国每年有近百座县城受到泥石流的直接威胁和危害 有20条铁路干线的走向经过1400余条泥石流分布范围内 1949年以来 先后发生中断铁路运行的泥石流灾害300余起 有33个车站被淤埋 在我国的公路网中 以川藏 川滇 川陕 川甘等线路的泥石流灾害最严重 仅川藏公路沿线就有泥石流沟1000余条 先后发生泥石流灾害400余起 每年因泥石流灾害阻碍车辆行驶时间长达1 6个月 3 泥石流对公路的危害 最近有关泥石流的报道 1 2007年元月13日 在斯里兰卡中部连续暴雨引发泥石流 导致14死亡 2 2007年3月3日 在印泥东部爆发泥石流 80人失踪 40人确认死亡 20处道路交通被中断 3 2007年3月20日 在巴基斯坦克什米尔的巴格地区爆发泥石流 37人死亡 4 2006年2月27日 在菲律宾东部莱特岛爆发泥石流 1800人死亡 5 山西省浮山县2005年11月8日凌晨3时10分发生泥石流 山西省浮山县发生泥石流抢救现场 6 2002年8月16日 在中国云南省新平 思茅地区爆发泥石流 213人死亡 7 2006年5月6日 在中国甘肃武都县爆发泥石流 212国道中断10余小时 8 2003年5月11日 在贵州三凯高速公路工地因山体滑坡爆发泥石流 30人死亡 9 2003年5月23日 在贵州册亨爆发泥石流 南昆铁路被中断 10 2003年6月22日 在贵州毕节爆发泥石流 11 2003年6月24日 在贵州习水爆发泥石流 9人死亡 12 2004年5月30日 在贵州水城爆发泥石流 3死8伤 13 2004年7月19日 在贵州桐梓爆发泥石流 贵州习水爆发泥石流 4 泥石流对公路的危害 泥石流沟道变迁改道 冲毁路基 淤埋公路 桥涵孔径部分或全部被堵塞 冲毁桥涵 泥石流固体物撞击损坏桥涵 堵塞河流 改变水流方向 造成河流下游桥梁水毁 抬高水位 造成上游桥梁和沿河公路被淹没 总的来讲 泥石流主要灾害特征是成灾快 灾情重 危害面广 5 泥石流的形成条件 泥石流的形成区一般呈现为三面环山 另一面仅有一个狭窄出口的瓢状或漏斗状 汇水面积大 流通区的纵坡坡度大 沟谷狭窄 岸坡陡峻 使泥石流得以迅猛直泻 堆积区为开阔的山前倾斜平原 典型的泥石流发生地由形成区 流通区和堆积区三个区段构成 气象条件 地表水的迅速而大量汇流是形成泥石流的根本条件 因此泥石流流域常发生强度较大的暴雨或具有开阔的山坡 堆积有大量的积雪或冰川 气温回升强度大 有产生骤然融雪的可能 形成泥石流的地质条件 泥石流分布多为新构造运动活动显著 地质构造复杂 断裂 褶皱发育 裂隙密行 滑坡 崩塌等不良地质作用强烈 山体岩石结构疏松 软弱 易风化 地表岩石风化破碎 有形成泥石流所需的大量颗粒状松散固体物质来源 人类的滥砍滥伐 垦荒造田 修路切坡 开山劈石 采石弃渣甚至过度放牧等活动都会严重破坏山区的地表植被 加速地表岩体的风化 加大水土流失程度 大量调查研究结果表明 很多泥石流的发生都与人类的上述各种活动有着或多或少的关系 有的就是导致泥石流发的直接原因 有的会加大泥石流的发生程度 人为因素影响 6 泥石流的防治措施 A 跨越措施 1 桥梁适用于跨越流通区的泥石流沟或者洪积扇区的稳定自然沟槽 2 隧道适用于路线穿过规模大 危害严重的大型或多条泥石流沟 3 泥石流地区不宜采用涵洞 在活跃的泥石流洪积扇上禁止使用涵洞 4 过水路面适用于穿过小型坡面泥石流沟的三 四级公路 路基坡脚宜设抑水墙 以防止冲刷 排导沟 渡槽 导流堤 B 排导措施 适用于有排沙地形条件的路段 出口应与主河道衔接 出口标高应高出主河道20年一遇的洪水水位 排导沟纵坡宜与地面坡一致 排导沟的横断面应根据流量计算确定 排导沟应进行防护 适用于排泄流量小于30m3 s的泥石流 渡槽应与原沟顺直平滑衔接 纵坡不小于原沟纵坡 出口应满足排泄泥石流的需要 导流堤以防止泥石流直接冲击路堤或壅塞桥涵 在泥石流可能受阻的地方或弯道处 要考虑上冲起高度和弯道高度 C 拦截措施 拦挡坝 格栅坝 适用于沟谷的中上游或下游没有排沙或停淤的地形条件 且必须控制上游产沙的河道 以及流域采沙量大 沟内崩塌滑坡较多的河段 拦挡坝坝体的最大高度不宜超过5m 坝顶宜采用平顶式 当两端岸坡有冲刷可能时 宜采用凹形 适用于拦截流量较小 大石块含量少的小型泥石流 格栅坝坝的宽度应与沟槽相同 坝基应设在坚实的地基上 7 案例分析镇宁至水城公路第七标段泥石流的处治方案 1 公路路线地质特征 A 镇宁至水城公路是贵州省 3388 骨架公路网中 五联 重要路段 起于国家级风景区黄果树瀑布 迄于六盘水市双水开发区 全长117 9公里 本公路于1999年开始勘测设计 2000年动工修建 2003年12月竣工通车 B 路线第七标段所经地区地表横坡陡峻 植被稀疏 水土流失严重 生态环境脆弱 C 每当雨季来临 泥 沙 石块与水体组合在一起并沿山坡上的冲沟沟床冲泻而下 形成泥石流 2 泥石流的处治方案 主要采用设置有效的拦挡工程 A 拦碴滞流在泥石流沟口内筑坝拦截固体物质 放缓沟床纵坡 降低泥石流运动速度 从而减少下泄峰量和固体物质总量 并控制下游淤积 B 护床固坡通过修建拦挡坝控制或提高沟谷侵蚀基准面 可防止沟床下切 从而促进沟床和两岸山坡的稳定 减少泥石流固体物质的来源 减少泥石流对下游道路的冲刷 撞击和淤埋等危害 图1 拦砂坝立面图 拦砂坝横断面图 拦砂坝铺砌图 第四节岩溶 1 岩溶的概念 岩溶是岩溶作用和岩溶现象的统称 岩溶作用是指地表流水和地下水的长期化学溶蚀和机械侵蚀作用 形成的特殊地貌形态和水文地质现象 包括可溶性岩石被溶蚀 迁移 沉积的全过程 岩溶又名喀斯特 我国可溶性岩石 碳酸盐岩 分布很广 遍及26个省 市 自治区 尤其是西南 中南地区分布更广 云 贵 桂连成一片 其中贵州仅碳酸盐岩的出露面积就占全省面积的51 广西 湖南 云南 湖北 山西 四川等省 其碳酸岩盐的出露面积也均在20 以上 其分布面积占全省面积均在50 以上 常见的岩溶现象有溶洞 溶槽 溶沟 孤峰 石林 天生桥 漏斗 落水洞 暗河 钟乳石 石柱 石芽 石笋等 石林 天生桥 岩溶竖井 石钟乳 常见的岩溶现象 溶洞 岩洞 岩溶水 石钟乳 常见的岩溶现象 2 岩溶的成因 岩石的可溶性 透水性 水的溶蚀性及其流动性是岩溶发育必须具备的基本条件 1 由于碳酸盐类岩石的主要成分是由Ca Mg 其溶蚀能力强 一般为石灰岩 白云质灰岩 白云岩 泥灰岩 硅质灰岩 2 水中含有侵蚀性CO2 含量越高 对岩石的溶蚀性越强 在热带 亚热带气候条件下气温较高 土体中微生物的生物化学作用很强 它使有机物分解成各种有机酸 并产生大量CO2 故大大提高了溶岩中的CO2含量 3 溶蚀碳酸盐的地下水主要由大气降雨得到补给 因此湿润多雨地区有利于地下水补给 岩溶易发育 地貌上 地形切割强烈 有利于地下水排泄 地表土壤覆层浅 渗透性好 有利于地表水下渗 这两种情况都可以促使岩溶发育 4 在构造发育地区 岩石破碎严重 裂隙发育 连通性好 有利于水的运动循环 故岩溶往往沿断裂 裂隙层面发育 在新构造运动强烈地区 上升运动使侵蚀基准面下降 从而加强了地下水的垂直循环 岩溶就强烈发育 岩溶的形成条件 1 可溶性的岩石 2 具有溶解能力的水 3 岩石的透水性 4 水的运动 岩溶的形成条件 1 地层岩性及可溶性岩层厚度 2 地质构造和岩石的微观构造 3 新构造运动 4 地形地貌 5 气候条件 三 影响岩溶发生 发展的主要因素 可溶性岩层的厚度越厚 岩溶发育得越强烈 发展的规模愈大 颗粒结晶愈大 水对岩石的溶蚀和冲蚀速度愈快 地壳强烈上升的地区 岩溶发育以垂直方向为主 地壳运动相对稳定的地区 岩溶发育以水平方向为主 在地形相对平缓 地下水运动活跃的地区 地下岩溶形态则较为发育 在气候湿润 多雨的都区 地表水和地下水充沛 岩溶易发育 发展 四 岩溶的病害 溶洞顶板坍塌引起的路基下沉和破裂